受光速极限的限制。

这个探照灯的例子

并不仅仅是一个用来说

明原理的例子，而且可

能有真正有价值的应

用。七十年代以来，­射­电

天文观测的分辨率大大

提高。利用所谓甚长基

线­干­涉仪，则其分辨率

相当于站在拉萨古城可

以看清哈尔滨的一张邮

票。用这种技术发现，

许多类星体中包含两个

相对称的­射­电子源（见

图

3-4）。更有趣的是，

发现有的类星体两个子源的间距在不断地增大。由间距增大

的速率可以推算出两个子源的分离速度。对于

3C345，

·29·

图

3-4 类星体

3C345有两个­射­电发

­射­区（从七十年代以来这两个发

­射­区以超光速度相互分离）

3C273，3C279等几个类星体，这个分离速度都超过光速，有

的甚至达到光速的十倍！

3C273，3C279等几个类星体，这个分离速度都超过光速，有

的甚至达到光速的十倍！

当然，“探照灯”模型只是超光速运动的一种可能的解释。

还有许多其它模型也都可以解释超光速现象。目前这个问题

还没有公认的合理解释，需要进一步的观测以检验哪一种机

制更加合理。

c的测量

光速有这样多重要的­性­质，所以它是一个基本的物理常

数。

第一个尝试测量光速的，也是伽利略。他和他的助手在

夜间相隔数公里远面对面地站着，每人拿一盏灯。灯有开关

（注意当时还没有电的知识，更没有电灯）。当伽利略在某个

时刻打开灯，一束光向助手方向­射­去，助手看到灯后马上打开

自己的灯。伽利略试图测出从他开灯到他看到助手开灯之间

的时差，从而算出光速。但这个实验失败了，因为光传播速度

太快，现在知道，要想通过这种方法测出光速，必须能测出

·30·

1010秒的时差，这在当时是完全不可能的。

第一个比较正确的光速值，是用天体测量得到的。

1675

年，丹麦天文学家罗麦注意到，木卫消失在木星­阴­影里的时间

间隔逐次不同，它随着各次卫星掩蚀时，木星和地球之间距离

的不同而变长或变短。他认识到这是由于在长短不同的路程

上，光线传播需要不同的时间。根据这种想法，罗麦推算出

c＝2 × 108米/秒。

直到

1849年，地面实验室中才有较好的光速测量。当

时，法国物理学家斐索利用高速齿轮进行这项工作。

1862

年，傅科成功地发展了另一种测定光速的方法，他用一个高速

转镜来测量微小的时间间隔。下图是经过改进后的实验装置

示意图。转镜是一个正八面的钢质棱镜，从光源

S发出的光

­射­到转镜面

R上，经

R反­射­后又­射­到

35公里以外的一块反­射­

镜

C上。光线再经反­射­后又回到转镜。所用时间是t =2 D 。

在

t时间中转镜转过一个角度。实验时，逐渐加快转镜转

速，当转速达到

528转/秒时，在

t时间里正好转过

1/8圈。

返回的光线恰恰落在棱镜的下一个面上，通过半透镜

M可

以从望远镜里看到返回光线所成的像。用这种方法得到

c＝299,796±4公里/秒。

近代测量光速的方法，是先准确地测量一束光的频率

和波长

λ，然后再用

c＝vλ来计算。

1973年以来，采用以

下的光速值

c＝299,792,458±1.2米/秒。

·31·

图

3-5 利用高速旋转的棱镜测量光速的示意图

顺便指出一点：各种测量光速的方法，得到的结果都很

一致，这也成为光速不变­性­的一个有力佐证。

·32·

0 0